JP4417619B2

JP4417619B2 - X-ray CT system

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Publication number: JP4417619B2
Application number: JP2002274370A
Authority: JP
Inventors: 正彦山崎
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2003175029A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に、断層像の撮影に先立って行われる、撮影部位の位置決めや撮影条件の設定などのためのスキャノ像の撮影に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ｘ線ＣＴ装置により被検体の撮影を行う際には、先ず、被検体の所定範囲の部位のＸ線透視像であるスキャノ像を得た後に、このスキャノ像を基にしてスライス位置の位置決めや撮影条件の設定を行い、この位置に対してＸ線によるスキャンを行い、断層像を得る。
スキャノ像を得るためには、例えば、実開昭６１−８２６０５号公報にあるように、Ｘ線管とＸ線検出器を回転させずに固定させ、被検体を載置した天板を被検体の体軸方向に移動させながら、Ｘ線を照射する。こうして得られた投影データを基にしてスキャノ像が作成される。
【０００３】
断層像を得るためのスキャンを行う際には、このスキャノ像に対してスライス位置を決定する。それから、被検体を載置した天板を一旦元の位置に戻してから、再び天板を移動させて、Ｘ線管を被検体に対して決定したスライス位置に配置させ、各位置でＸ線管を被検体の周りに回転させながらＸ線照射を行う。それによって得られる投影データを基にして、各スライス位置の被検体の断層像が得られる。
上記の考案が出願された当時（１９８４年１１月２日）のＸ線ＣＴ装置はシングルスライスＣＴ装置である。このシングルスライスＣＴ装置は、ファン状のＸ線ビーム（ファンビーム）を照射するＸ線管と、ファン状あるいは直線状にＭチャンネル（例えば１０００チャンネル）のＸ線検出素子を1列に並べたＸ線検出器を有する。この装置は、Ｘ線管とＸ線検出器を被検体の周りで回転させ、１回転（1スキャン）でＭデータ（例えば１０００データ）を収集する。
【０００４】
その後、Ｘ線管とＸ線検出器を連続的に回転させながら天板を被検体の体軸方向（スライス厚方向）に移動させて被検体の断層データを収集するヘリカルスキャン方式を用いるＸ線ＣＴ装置が提案され、さらに近年では、マルチスライスＣＴ装置が実用化されてきている。マルチスライスＣＴ装置は、円錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）を照射するＸ線管と、ＭチャンネルのＸ線検出素子を体軸方向に複数列並べた（Ｍチャンネル×Ｎ列）２次元のＸ線検出器を有し、Ｘ線管と源とＸ線検出器を被検体の周りで回転させ、１回転でＭ×Ｎデータを収集する。マルチスライスＣＴ装置によるスキャノ像の撮影においては、例えば、特開平１１−７６２２３のように、Ｘ線検出器のＸ線検出素子から出力されるデータを列方向に束ねて、その束ねたデータに基づいてＸ線検出器の中心位置の１スライス分のスキャノ像を生成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シングルスライスＣＴ装置によるスキャノ像の撮影においては、１回の撮影で１スライス分のデータしか得ることができないので、撮影すべき範囲が広範囲であるスキャノ像の撮影に時間（例えば、１０秒程度）かかかる。したがって、スキャン計画の立案までに時間がかかり、被検体（患者）に負担を強いるばかりでなく、患者ループットも低下させるという問題があった。また、１スライス分のスキャン毎に被検体を移動させて撮影を行うため、スキャン毎に隣接するスライスに重なりができ、その分被検体に余分なＸ線を被曝させる恐れがあった。さらに、Ｘ線を照射する時間が長くなり、それだけＸ線管の寿命を縮めることにもつながっていた。
一方、マルチスライスＣＴ装置によるスキャノ像の撮影においても、１スキャンで１スライス分のスキャノデータだけしか得ていなかったために、シングルスライスＣＴ装置と同様に、必要な範囲のスキャノ像の撮影に時間がかかり、それだけＸ線を照射する時間が長くなってしまっていた。
このような問題を解決するために、本発明は、Ｘ線管から照射されるＸ線を有効に利用して、広範囲のスキャノ像の撮影を短時間に行えるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、Ｘ線を照射可能なＸ線管と、前記Ｘ線管から照射され、被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子が、それぞれチャンネル方向及び前記被検体の体軸方向に配列されたＸ線検出器と、前記被検体を載置するための天板を備える寝台と、前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器または前記天板を、前記体軸方向に移動させる移動手段と、第１のＸ線照射を行い複数の検出器列のデータを取得した後、前記移動手段によって前記Ｘ線管及びＸ線検出器または前記天板を移動させて第２のＸ線照射を行い複数の検出器列のデータを取得するように前記Ｘ線管からのＸ線の照射を制御するＸ線照射制御手段と、前記第１のＸ線照射で得られた複数の検出器列のデータと、前記第２のＸ線照射で得られた複数の検出器列のデータを用いてスキャノ像を生成するスキャノ像生成手段と、前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を前記被検体の周りを回転可能に支持する支持手段とを備え、前記Ｘ線照射制御手段は、前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器の回転中心軸上において前記第１のＸ線照射によってＸ線照射された範囲と、前記第２のＸ線照射によってＸ線照射された範囲が、重複せずに接するように制御することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。なお、これらの図において、同一部分には同一の符号を付して示してある。
図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す概観図であり、図２は、そのＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置は、架台１と、架台１の前面に配置される寝台２と、架台１および寝台２を操作し、かつＸ線ＣＴ装置を構成する各ユニットを制御する操作卓３とから構成される。寝台２の上面には、被検体を載置可能と共に、体軸方向（スライス厚方向）に移動可能な天板５が設けられ、架台１の開口部４に被検体を載せた天板５がスライドする。なお、寝台２の高さの調節および天板の移動（移動位置および移動速度）は、操作卓３の操作によって制御可能である。操作卓３上には、キーボードをはじめ、マウスやトラックボール、ジョイスティックなどのポインティングデバイスを備えた入力器６やモニタ７が配置され、操作卓内には後述する制御部２０が設けられている。
【０００８】
上記のＸ線ＣＴ装置においては、図２に示すように、架台１内には、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２が、天板５に載置された被検体Ｐを挟んで互いに対向するように回転部１３に支持されており、被検体Ｐの周りを連続回転可能になっている。この回転部１３駆動は回転駆動部１４により制御され、この回転駆動部１４は、制御部２０からの駆動制御信号に基づいて回転部１３の駆動を制御する。Ｘ線管１１はスリップリングを介して高電圧発生装置１６に接続されており、この高電圧発生装置１６は、制御部２０からのＸ線制御信号に基づいて管電流、管電圧を所定のタイミングでＸ線管１１へ供給する。こうして、円錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）がＸ線管１１の焦点から発生される。
【０００９】
さらに、架台１内のＸ線照射口近傍には絞り（コリメータ）が設けられており、Ｘ線管１１からのＸ線ビームを所定の大きさに整形し、角錐状のＸ線ビームとして被検体Ｐへ照射される。なお、この絞りの程度は制御部２０により制御可能である。そして、被検体Ｐを透過したＸ線はＸ線検出器１２で検出される。Ｘ線検出器１２はスリップリングを介してデータ収集システム（dataacquisition system；以下、ＤＡＳと称する。）１７と接続されている。このＤＡＳ１７は、各Ｘ線検出素子からの出力を時間的に積分する積分器や積分器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータなどから構成され、Ｘ線の発生に関連するタイミングで供給される制御部２０からのデータ収集制御信号に基づいて、各Ｘ線検出素子からデータを収集する。
【００１０】
また、寝台２には寝台制御部１５が接続されている。この寝台制御部１５は、制御部２０からの寝台制御信号に基づいて寝台２の高さや天板５の移動を制御可能であり、例えば、天板５を所望のスライス位置へと所定量ずつ間欠的に移動させたり、所定のスキャン範囲にわたって連続的に移動させたりすることができる。さらに、寝台制御部１５には、天板５の移動量（スライド量）あるいは移動位置（スライド位置）を検出するスライドセンサが設置されており、寝台制御部１５は、制御部２０からのスライド値（目標値）とスライドセンサが検出した現在のスライド位置に基づいて、天板５の移動を制御する機能を有する。
【００１１】
図３は、Ｘ線検出器１２の概略構成を示す図である。このＸ線検出器１２は、１チャンネル（ｃｈ）あたり複数セグメント（本実施形態では４０ｓｅｇ）がスライス厚方向（体軸方向）に沿って並べられたＸ線検出素子列をチャンネル方向（ｃｈ方向）に沿って複数チャンネル（本実施形態では１０００ｃｈ）分アレイ状に配列した２次元検出器として構成されている。つまり、図３に示す本実施形態のＸ線検出器１２は、１０００ｃｈ×４０列のマトリックス状にＸ線検出素子を配列した２次元検出器である。また、スライス厚方向のＸ線検出素子のピッチは例えば１ｍｍであり、中央の素子から端部の素子まで均等なピッチで並んでいる（つまり、Ｘ線検出素子列１２−１〜１２−４０のピッチは１ｍｍ）とする。
【００１２】
次に、操作卓３内に設けられている制御部２０について図４を参照して説明する。図４は、制御部２０の構成を示すブロック図である。
制御部２０は、Ｘ線ＣＴ装置の各部を制御する中枢的な機能を果たし、ホストコントローラとしてのＣＰＵ２１を有している。このＣＰＵ２１はクロック回路２２を内蔵し、このクロック回路２２からのクロックを用いて各部の動作および時間を管理し、また、このクロックを共通クロックとして制御部内の各部に供給するようになっている。
ＣＰＵ２１には、コントロールバス２３とデータバス２４が接続されており、コントロールバス２３には、前処理部２５、ディスクインターフェース２６、再構成部２７、スキャノ像生成部２８および表示メモリ２９が接続されている。また、データバス２４には、前処理部２５、ディスクインターフェース２６、再構成部２７、スキャノ像生成部２８、表示メモリ２９および読み書き可能なＤＲＡＭなどのメモリ３０が接続されている。そして、ディスクインターフェース２６には、大容量記憶装置としての磁気ディスク装置３１が接続されている。
【００１３】
また、予め、スキャノ像撮影用のスライス幅（Ｘ線検出素子列）が設定されており、そのスキャノ撮影モードになれば、その設定されたスライス幅のデータを検出するためのＸ線検出素子列が選択されて、その選択に応じて、データを収集するＤＡＳを決めて、選択されたＸ線検出素子列からのデータだけを収集するようにする。予め、スキャノ撮影用の複数スライス幅を一つ（例えば、４列）設定しておいてもよいし、複数のスライス幅（例えば、４列、８列、１６列）を設定しておいて、オペレータがスキャノ撮影の指示を行う際に選択できるようにしてもよい。
制御部２０の外部の構成として、コントロールバス２３には、前述した入力器６、回転駆動部１４、寝台制御部１５、高電圧発生装置１６、ＤＡＳ１７が接続されている。さらに、ＤＡＳ１７は前処理部２５に接続され、モニタ７は表示メモリ２９に接続される。
【００１４】
上記のように構成されたＸ線ＣＴ装置による動作について、さらに、図５および図６を参照して説明する。
図５は、本発明の第１実施形態におけるスキャノ撮影の状況を示す図である。図６は、スキャノ撮影時の天板の移動とＸ線の照射タイミングとの関係を示す図である。
まず、オペレータは、入力器６によりスキャノ撮影モードを指定する。すると、その指定を受けたＣＰＵ２１は、予め設定されている条件に従って回転駆動部１４に制御信号を送り、回転駆動部１４は、その制御信号に基づきＸ線管１１とＸ線検出器１２とを、例えば図２に示すように、天板５に対して水平となる位置に配置する。また、高電圧発生装置１６に対しては、スキャノ撮影に適した管電圧と管電流の値をそれぞれ設定する。さらにオペレータは、入力器６により天板５の移動の指示を行うと、その指示に応じてＣＰＵ２１は、寝台制御部１５に制御信号を送り、寝台制御部１５は、その制御信号に基づいて被検体Ｐを載せた天板５をスキャノ撮影の開始位置までスライドさせる。さらに、予め設定されたスライス幅に応じたＸ線検出素子列を選択して、制御部２０を介して、選択されたＸ線検出素子列に応じたＤＡＳだけがデータを収集するようにＤＡＳの駆動を制御する。
【００１５】
スキャノ撮影の準備が整った後、入力器６からスキャノ撮影の開始を指示すると、その指示に応じてＣＰＵ２１は各部に制御信号を送り、スキャノ撮影が実行される。まず、スキャノ撮影用の線量のＸ線がＸ線管１１から被検体Ｐに対して照射され、被検体Ｐを透過したＸ線がＸ線検出器１２で検出され、透過したＸ線量に応じた電気信号に変換されて出力される。この出力は、Ｘ線透過データとしてＤＡＳ１７によって収集される。ＤＡＳ１７によって収集されたデータは、前処理部２５で前処理（水補正等）を施された後、投影データとして被検体Ｐに対するスキャノ撮影の位置情報と共にデータデータバス２４を介してメモリ３０に一旦格納され、さらにメモリ３０からスキャノデータとして読み出されてスキャノ像生成部１２へ送られてスキャノ像データが生成される。
【００１６】
ここで、Ｘ線検出器１２は、体軸方向にＸ線検出素子列が４０列配列されているので、４０スライス分のデータがＸ線検出器１２で検出可能であるが、本実施形態では、その４０スライス分のデータを用いて４０スライス分のスキャノ像データを生成する。すなわち、図３の１２−１の位置で検出されたデータを、その位置のスキャノ像を生成するためのスキャノデータとして用いる。同様に、１２−２〜１２−４０の位置で検出されたデータをそれぞれ１２−２〜１２−４０の位置のスキャノ像を生成するためのスキャノデータとして用いてスキャノ像データを作成する。
【００１７】
こうして、図５に示すように、最初のスキャノ撮影を行ってＸ線管１１とＸ線検出器１２との回転中心軸ＲＣ上のＳ１の範囲（４０スライス分）のデータを得た後、次のスキャノ撮影は、Ｘ線検出器１２の列幅Ｋ（つまり、スライス厚方向に配列されている４０列分のＸ線検出素子の幅分）だけ天板５を移動させて実行される。そして次のＳ２の範囲（４０スライス分）のデータを得る。同様にして、範囲Ｓｎまでのデータを得る。なお、Ｘ線がＸ線管１１とＸ線検出器１２との回転中心軸ＲＣを透過するときの体軸方向のビーム幅（各Ｓｉ）が、スキャノ像におけるスライス厚に相当する。すなわち、１回のスキャン撮影で、スライス厚Ｓｉ分のスキャノデータを得ることができる。
【００１８】
この場合、Ｘ線照射毎にＸ線検出器１２の列幅分だけ順次被検体Ｐを移動させているので、得られたデータ間（Ｓｎ−１とＳｎとの間）は、図５に示すように、Ｘ線ビームがカバーしていない部分が生じており、この部分でのデータは存在していないので、スキャノ像を作成する際には、前後のデータの補間等の方法によりデータを補う。こうして、所望範囲のスキャノ像が作成される。
生成されたスキャノ像のデータは表示メモリ２９に一旦格納された後、モニタ７上にスキャノ像として表示される。このスキャノ像のデータは別途表示メモリ２９から読み出され、ディスクインターフェース２６を介して磁気ディスク装置３１に格納されて、必要に応じてデータを読み出してモニタ７上にスキャノ像を表示可能になっている。
【００１９】
ここで、天板５の位置情報とＸ線管１１からのＸ線照射のトリガ信号との関係は図６のようになっている。（ａ）は、横軸を時間とし縦軸を天板５の移動量（すなわち、被検体ＰへのＸ線の照射位置）を示している。また、（ｂ）は、Ｘ線を照射する際のトリガ信号の発生タイミングを示している。この図から明らかなように、まず、寝台駆動部１５は、被検体Ｐをスキャノ撮影のための所定のスタート位置Ｔ１に位置するように天板５を移動する。
そして、ＣＰＵ２１は、最初のトリガ信号ｔ１を高電圧発生装置１６に与えてＸ線管１１からＸ線を照射させて、第１のスキャノ撮影を実施する。トリガ信号のパルス幅Δｔは、例えば約０．１秒である。Ｘ線の照射が停止すると寝台駆動部１５は天板５をスライス厚方向へスライドさせる。そしてその移動量がＸ線検出器１２の列幅に達した時、ＣＰＵ２１は、その位置Ｔ２においてトリガ信号ｔ２を高電圧発生装置１６に与えて第２のスキャノ撮影を実施する。以後同様にして、間欠的にＸ線を照射して所望範囲のスキャノ撮影を行う。
【００２０】
このように、天板の移動量に基づいてＸ線の照射タイミングを制御することにより、Ｘ線を無駄なく、最適なタイミングで照射できる。したがって、Ｘ線を有効に利用し、被検体への余分な被曝を抑制したスキャン撮影を実現できる。
なお、この場合、必ずしも天板５を停止した状態でＸ線を照射する必要はなく、天板５を連続的にスライドさせながら、天板５がＸ線検出器１２の列幅分移動する毎にトリガ信号を発生させてＸ線を照射するようにしてもよい。また、スキャノ撮影の間は、Ｘ線を連続的に照射するようにしてもよい。
【００２１】
このようにして得られたスキャノ像に基づいて、スキャン計画が立案される。そのスキャン計画に基づいてオペレータは、入力器６からスキャン条件を入力し、スキャンの指示を行うと、ＣＰＵ２１からスキャン条件に基づく制御信号がＸ線ＣＴ装置の各部へ送られる。寝台制御部１５は、スキャン計画に基づくスキャン開始位置に合わせて被検体Ｐを載せた天板５を移動する。その後、回転駆動部１４は回転部１３を所定の速度（例えば、０．５秒／１回転や１秒／１回転）で駆動してＸ線管１１とＸ線検出器１２を被検体Ｐの周りで連続回転させ、その間、高電圧発生装置はＸ線管１１からＸ線を照射して、多方向のＸ線透過データを収集する。Ｘ線検出器１２は２次元検出器であるので、１回転で複数スライス分のデータが収集可能だが、連続回転の間、天板５あるいは／及び架台１を移動させるようにしてスライス位置を変えて撮影することもできる。
【００２２】
収集されたデータは、前処理部２５でキャリブレーションなどの前処理をした後、被検体Ｐのビューの位置を表す位置情報と共に、投影データ（生データ）としてデータバス２４を介してメモリ３０に一旦格納され、さらに、再構成部２７へ送られて断層像データが再構成される。ここで、ビューとは、被検体Ｐに対する或る角度における投影データの集合を意味する。再構成された断層像のデータは表示メモリ２９に一旦格納された後、モニタ７上に断層像として表示される。この断層像のデータは別途表示メモリ２９から読み出され、ディスクインターフェース２６を介して磁気ディスク装置３１に格納されて、必要に応じてデータを読み出してモニタ７上に断層像を表示可能になっている。
【００２３】
本実施形態によれば、１回のスキャノ撮影で複数スライス分のスキャノデータを収集することができるので、従来よりも少ない撮影回数で所望範囲のスキャノ像を得ることができる。したがって、短時間にスキャノ撮影を完了させることができるので、被検体への撮影時の負担を軽減することができる。また、設定された複数のスライス幅分のスキャノ像を生成するために必要なＸ線検出素子列を選択して、スキャノ撮影を行って、その選択されたＸ線検出素子列分のデータを用いてスキャノ像を生成するようにしたので、従来のスキャノ像に比べて解像度が良い。
【００２４】
次に、本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。
図７は、本発明の第２実施形態におけるスキャノ撮影を説明するための図である。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態と第１実施形態の違いは、スキャノ撮影毎に移動させる天板のスライドピッチが少し小さくなるものの、スキャノ像の作成の際にデータの不足を補うために補間等の方法が必要ないということである。
つまり、図７に示すように、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２の回転中心軸ＲＣにおいて、データに不足も重なりも生じないように、Ｘ線ビームがスライス厚方向（体軸方向）に接するように、スキャノ撮影毎にＲＣ上のＸ線ビーム幅Ｌ分だけ天板５をスライドさせてスキャノ撮影を行う。
【００２５】
本実施形態においても、天板５の位置情報とＸ線管１１からのＸ線照射のトリガ信号との関係は図６のようになっている。すなわち、まず、所定のスタート位置Ｔ１で第１のスキャノ撮影を実施した後、天板５をスライス厚方向へスライドさせる。そして、その移動量がＲＣ上のＸ線ビーム幅Ｌに達した時に高電圧発生装置に１６にトリガ信号を与えて第２のスキャン撮影を実施する。以降同様にして、間欠的にＸ線を照射して所望範囲のスキャン撮影を行う。
このとき、照射されるＸ線のパルス幅（すなわち、トリガ信号のパルス幅Δｔ）に応じて、天板５の移動速度を最適な速度に設定することが望ましい。なぜなら、Ｘ線照射中に被検体Ｐ（すなわち、天板５）が、例えば、Ｘ線検出器１２におけるスライス厚方向のＸ線検出素子列の１列の幅の１０％以上移動してしまうと、スキャノ像の重なりが多くなり、その分照射するＸ線を無駄にしてしまうことになる。
【００２６】
そこで、ＲＣ上でのスライス幅をΔｒ、照射されるＸ線のパルス幅をΔｔとしたとき、
Ｖ≦（０．１×Δｒ）／Δｔ（１）
を満足するようなＶを天板５の最適な移動速度として設定すれば、スキャノ像の重なりが少なくなる。しかも、スキャノ像再構成の際に補間等の補正が必要ないため、無駄のない、より正確なスキャノ像を比較的短時間で得ることができる。また、設定された複数のスライス幅分のスキャノ像を生成するために必要なＸＺ銭検出素子列を選択して、スキャノ撮影を行って、その選択されたＸ線検出素子列分のデータを用いてスキャノ像を生成するようにしたので、従来のスキャノ像に比べて解像度が良い。
【００２７】
さて、上記第１および第２実施形態では、Ｘ線検出器１２における体軸方向のＸ線検出素子列すべて（すなわち、Ｘ線検出器１２におけるすべてのＸ線検出素子）の出力データに基づいてスキャノ像を生成していた。この出力データを収集するＤＡＳ１７は、チャンネル方向、スライス方向共に、Ｘ線検出素子に対応させて、同じ数の積分器やＡ／Ｄコンバータなどの能動素子で構成するのが望ましい。しかし、架台１への実装スペースの制約やコストパフォーマンスの問題などから設置可能なＤＡＳ１７の数には限界があり、チャンネル方向にはＸ線検出素子数と同数の能動素子を配置した場合は、スライス厚方向には、せいぜい１０列分程度の能動素子しか配置することができない。すなわち、Ｘ線検出器１２に対して１０個のＤＡＳ１７を設置するのがやっとである。
そこで、Ｘ線検出器１２とＤＡＳ１７とを、スイッチング素子などで構成されるマルチプレクサを介して接続することにより、少ない数のＤＡＳ１７であっても、２次元アレイ状に構成されるすべてＸ線検出素子からの出力データが収集可能となる。
【００２８】
図８は、Ｘ線検出器とＤＡＳとを接続するマルチプレクサの構成を示す図である。
例えば、図８に示すように、Ｘ線検出器１２がスライス厚方向に４０列のＸ線検出素子列で構成されている２次元アレイ状の検出器の場合に、１０個のＤＡＳ１７を設置するものとすれば、１０個のマルチプレクサ４０を用意することになる。そして、Ｘ線検出器１２のスライス厚方向に、４列のＸ線検出素子毎に１個のマルチプレクサ４０を割り当てるものとして、第１のマルチプレクサ４０−１を、Ｘ線検出器１２の１列目（１２−１）から４列目（１２−４）までのＸ線検出素子と第１のＤＡＳ１７−１との間に位置させる。また、第２のマルチプレクサ４０−２を、Ｘ線検出器１２の５列目（１２−５）から８列目（１２−８）までのＸ線検出素子と第２のＤＡＳ１７−２との間に位置させる。順次同様にして、第１０のマルチプレクサ４０−１０を、Ｘ線検出器１２の３７列目（１２−３７）から４０列目（１２−４０）までのＸ線検出素子と第１０のＤＡＳ１７−１０との間に位置させる。
【００２９】
そして、各マルチプレクサ４０−１〜４０−１０を同期させて動作させることによって、それぞれが分担するＸ線検出器１２の各４列のＸ線検出素子からの信号を順次切り替えて読み出して、各対応するＤＡＳ１７−１〜１７−１０へ供給する。すなわち、先ずＸ線検出器１２の１列目（１２−１）、５列目（１２−５）、９列目（１２−９）、１３列目（１２−１３）、１７列目（１２−１７）、２１列目（１２−２１）、２５列目（１２−２５）、２９列目（１２−２９）、３３列目（１２−３３）そして３７列目（１２−３７）のＸ線検出素子の信号が、各ＤＡＳ１７−１〜１７−１０へ供給される。次に、Ｘ線検出器１２の２列目（１２−２）、６列目（１２−６）・・・３８列目（１２−３８）のＸ線検出素子の信号が、各ＤＡＳ１７−１〜１７−１０へ供給され、さらに、Ｘ線検出器１２の３列目（１２−３）、７列目（１２−７）・・・３９列目（１２−３９）のＸ線検出素子の信号が、各ＤＡＳ１７−１〜１７−１０へ供給され、最後に、Ｘ線検出器１２の４列目（１２−４）、８列目（１２−８）・・・４０列目（１２−４０）のＸ線検出素子の信号が、各ＤＡＳ１７−１〜１７−１０へ供給される。なお、Ｘ線検出器１２のＸ線検出素子は、信号が読み出されるまでの間、電荷などを蓄めておくことになる。
【００３０】
そして、１回目のＸ線照射によって、４０スライス分の投影データを得ると、被検体Ｐは次の４０スライス分の投影データを得るための位置へ移動され、この間にこの部分のスキャノ像が生成され、モニタ７に表示される。さらに、２回目以降のＸ線照射によって順次４０スライス分のスキャノ像が生成され、モニタ７にはスキャノ像が生成される毎に順次その分範囲が広がったスキャノ像が表示される。最近のヘリカルＣＴ装置においては、ヘリカルスキャン動作に追従して、リアルタイムで断層画像を表示できるようになっているが、これは、１枚の断層画像を再構成するために必要となる投影データの収集時間よりも短い時間で、１枚の断層画像を再構成できるように、演算処理能力の高速化が図られたことによるものである。よって、この技術を適用することによって、リアルタイムにスキャノ像を表示することは容易である。
【００３１】
このように、Ｘ線検出器１２とＤＡＳ１７とを、スイッチング素子などで構成されるマルチプレクサを介して接続することにより、少ない数のＤＡＳ１７であっても、２次元アレイ状に構成されるすべてＸ線検出素子からの出力データが収集可能となるので、データ収集装置の数を軽減して、実装スペースの削減できると共に、コストパフォーマンスの向上を図ることができる。
【００３２】
次に、本発明の第３実施形態について、図９を参照して説明する。なお、Ｘ線ＣＴ装置の構成は、上記実施形態と同様である。
図９は、本発明の第３実施形態におけるスキャノ撮影を説明するための図である。
上記の第１および第２実施形態では、２次元アレイ状に構成されるすべてＸ線検出素子からの出力データを収集してスキャノ像を作成した。しかし、Ｘ線管１１から照射されるＸ線ビームのスライス厚方向（体軸方向）の端部に近くなればなるほど、Ｘ線が被検体Ｐに対して透過する角度が大きくなるため（つまり、Ｘ線検出器のスライス厚方向の端部で検出されるＸ線は、被検体Ｐに対して大きい角度で透過したため）、それらの透過Ｘ線をＸ線検出器１２で検出し、その検出に基づく出力データを用いてスキャノ像を作成した場合、その部分に歪みを生じてしまい、スキャノ像における位置と実際の被検体Ｐにおける位置とでズレが生じてしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態では、Ｘ線管１１から照射されるＸ線ビームが被検体Ｐに対してほぼ垂直に透過したＸ線のみ（つまり、ＲＣラインに対してほぼ垂直に透過したＸ線のみ）を検出して、そのデータからスキャノ像を作成するようにする。すなわち、Ｘ線検出器１２におけるスライス厚方向（体軸方向）のＸ線検出素子列のうち、中心付近の複数列分（例えば４列分）のＸ線検出素子で検出されたデータを用いてスキャノ像を作成するようにする。
図９では、Ｘ線検出器１２のスライス厚方向（体軸方向）の中心を挟んだ４列分のＸ線検出素子を斜線で示している。この場合のスキャノ撮影手順は上記の第１実施形態と同様である。まず、被検体Ｐのある位置で最初のスキャノ撮影を行ってＸ線管１１とＸ線検出器１２の回転中心軸ＲＣ上のＳ１の範囲（４スライス分）のスキャノデータを得た後、次のスキャノ撮影は、Ｘ線検出器１２の列幅Ｋだけ天板５を移動させて実行される。そして次の範囲Ｓ２のスキャノデータを得る。同様にして、範囲Ｓｎまでのスキャノデータを得る。
【００３４】
この場合も第１実施形態と同様に、Ｘ線検出器１２の列幅分だけ順次被検体Ｐを移動させているので、得られたデータ間（Ｓｎ−１とＳｎとの間）は、Ｘ線ビームがカバーしていない部分が生じており、この部分でのデータは存在していないので、スキャノ像を作成する際には、前後のデータを使って補間するなどの方法によりデータを補う。こうして、所望範囲のスキャノ像が作成される。このようにして得られたデータに基づくスキャノ像の生成の流れも第１実施形態と同様である。
また、天板５の位置情報とＸ線管１１からのＸ線照射のトリガ信号との関係は図６のようにして、Ｘ線検出器１２の列幅Ｋだけ天板５を移動する毎に間欠的にＸ線を照射して所望範囲のスキャノ撮影を行うことでもよいし、天板５を連続的にスライドさせながら、天板５がＸ線検出器１２の列幅分移動する毎にトリガ信号を発生させてＸ線を照射するようにしてもよい。
【００３５】
本実施例の場合、スライス厚方向のＸ線検出素子列のうちの一部しかスキャノデータ収集用として用いていないため、上記第１および第２実施形態に比べて、１回のＸ線照射で作成できるスキャノ像の範囲は狭いので、その分スキャノ撮影の時間も長くなる。しかしながら、Ｘ線ビームが被検体Ｐに対してほぼ垂直に透過したＸ線に基づく検出データだけを用いてスキャノ像を作成するため、歪みの少ない正確度の高いスキャノ像を短時間で作成することができると共に、設定された複数のスライス幅分のスキャノ像を生成するために必要なＸ線検出素子列を選択して、スキャノ撮影を行って、その選択されたＸ線検出素子列分のデータを用いてスキャノ像を生成するようにしたので、従来のスキャノ像に比べて解像度が良い。
【００３６】
次に、本発明の第４実施形態について、図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明の第４実施形態におけるスキャノ撮影を説明するための図である。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成は、第３実施形態と同様である。本実施形態と第３実施形態の違いは、第１実施形態と第２実施形態との違いと同様に、本実施形態では第３実施形態に比べてスキャノ撮影毎に移動させる天板のスライドピッチが少し小さくなるものの、スキャノ像の作成の際にデータの不足を補うために補間等の方法が必要ないということである。
【００３７】
例えば、図１０に示すように、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２の回転中心軸ＲＣにおいて、被検体Ｐを透過したＸ線がＸ線検出器１２においてスライス厚方向（体軸方向）の中心を挟んだ４列（斜線部分）で検出される分のＸ線ビーム幅Ｌで、スキャノ撮影毎に互いに接するように、回転中止軸ＲＣ上のＸ線ビーム幅Ｌ分だけ天板５をスライドさせてスキャノ撮影を行う。
本実施形態においても、天板５の位置情報とＸ線管１１からのＸ線照射のトリガ信号との関係は図６と同様にして、幅Ｌだけ天板５を移動する毎に間欠的にＸ線を照射して所望範囲のスキャノ撮影を行うことでもよいし、天板５を連続的にスライドさせながら、天板５が幅Ｌ分移動する毎にトリガ信号を発生させてＸ線を照射するようにしてもよい。
【００３８】
このとき、照射されるＸ線のビーム幅に応じて、天板５の移動速度を最適な速度に設定することが望ましい。つまり、上記（１）の関係式を満足するようなＶを天板５の最適な移動速度として設定すれば、スキャノ像の重なりが少なくなる。したがって、無駄なＸ線照射を抑制することができる。さらに、Ｘ線ビームが被検体Ｐに対してほぼ垂直に透過したＸ線に基づく検出データだけを用いてスキャノ像を作成すると共に、所望範囲のスキャノデータを過不足無く収集できるので、スキャノ像再構成の際に補間等の補正が必要ない。したがって、歪みの少ない正確度の極めて高いスキャノ像を比較的短時間で作成することができる。
また、本実施形態では、設定された複数のスライス幅分のスキャノ像を生成するために必要なＸ線検出素子列分のデータを用いてスキャノ像を生成するようにしたので、従来のスキャノ像に比べて解像度が良い。
【００３９】
次に、本発明の第５実施形態について図１１を参照して説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態におけるスキャノ撮影を説明するための図である。
上記の各実施形態では、体軸方向のＸ線ビーム幅の制御については特に考慮していなかった。特に、第３および第４実施形態においては、スキャノ撮影の際、Ｘ線検出器１２の体軸方向の中心を挟んだ４列の外側のＸ線検出素子で検出されたデータはスキャノ像生成には使われず、その分のＸ線はスキャノ撮影では必要がないものである。
【００４０】
そこで、本実施形態では、スキャノ撮影の際には、スキャノ像生成のためのデータを収集するＸ線検出器１２の体軸方向のＸ線検出素子数に応じて架台１内の絞り（コリメータ）を制御してＸ線ビームの体軸方向のビーム幅を絞り、そのスキャノデータ収集用のＸ線検出素子以外には被検体Ｐを透過したＸ線がほとんど検出されないようにする。
例えば、オペレータが入力器６によりスキャノ撮影モードを指定すると、予め設定されたスライス幅に応じて、ＣＰＵ２１がスキャノ撮影時にスキャノデータを収集するＸ線検出器１２のスライス厚方向のＸ線検出素子数を選択する（例えば、図１１に示すように、Ｘ線検出器の中心を挟んだ４列（斜線部分））。その選択された列数に応じてＣＰＵは絞り量を決定し、決定された絞り量に基づいて絞りを動作させて、架台１の照射口から照射されるＸ線ビームのスライス厚方向のビーム幅を絞る。絞り量は、例えば、予め設定されたスライス幅に、回転中心軸ＲＣ上のＸ線ビーム幅がほぼ一致するようにすればよい。
【００４１】
あるいは、スキャノ撮影時にスキャノデータを収集するＸ線検出器１２のスライス厚方向（体軸方向）のＸ線検出素子数を、Ｘ線検出器の中心を挟んだ４列（斜線部分）と予め選択しておいてもよく、オペレータがスキャノ撮影モードを指定すると、ＣＰＵはその素子数に応じてスライス幅が決まるので、例えば、そのスライス幅に回転中心軸ＲＣ上のＸ線ビーム幅がほぼ一致するように絞りが動作させて、架台１の照射口から照射されるＸ線ビームのスライス厚方向のビーム幅が絞るようにしてもよい。
【００４２】
絞りの制御が完了した後、スキャノ撮影が開始される。スキャノ撮影手順は、第３実施形態と一緒である。すなわち、まず、被検体Ｐのある位置で最初のスキャノ撮影を行ってＸ線管１１とＸ線検出器１２の回転中心軸ＲＣ上のＳ１の範囲（４スライス分）のスキャノデータを得た後、次のスキャノ撮影は、Ｘ線検出器１２の列幅Ｋだけ天板５を移動させて実行される。そして次の範囲Ｓ２のスキャノデータを得る。同様にして、範囲Ｓｎまでのスキャノデータを得る。
この場合、得られた各スキャノデータＳ１〜Ｓｎ間はＸ線ビームが届かずにスキャノデータが存在しないので、その間は、前後に得られたスキャノデータを用いて補間等の処理を行うことによりデータを埋めていく。このようにして、得られたスキャノデータを再構成することにより、所望範囲のスキャノ像が生成される。
【００４３】
なお、本実施形態においても、天板５の位置情報とＸ線管１１からのＸ線照射のトリガ信号との関係は図６と同様にして、Ｘ線検出器１２の列幅Ｋだけ天板５を移動する毎に間欠的にＸ線を照射して所望範囲のスキャノ撮影を行うことでもよいし、天板５を連続的にスライドさせながら、天板５がＸ線検出器１２の列幅分移動する毎にトリガ信号を発生させてＸ線を照射するようにしてもよい。その他にも、天板または架台を連続して動かしながらＸ線を連続的に照射してスキャノ撮影を行うようにしてもよい。初めから、Ｘ線の照射範囲を必要最小限に絞り込んでいるので、Ｘ線を有効に利用しながら（つまり、被検体へのＸ線の余分な被曝を抑制しながら）、短時間にスキャノ撮影を行うことができる。
【００４４】
従来は、X線ビームのスライス厚方向のビーム幅の絞り制御については考慮されていなかったが、本実施形態によれば、Ｘ線ビームのスライス厚方向のビーム幅を、スキャノデータを収集するＸ線検出器１２のスライス厚方向のＸ線検出素子数に応じて制御することにより、Ｘ線を有効に活用でき、被検体に余分な被曝を与えることなくスキャノ像を得ることができる。さらに、Ｘ線ビームが被検体Ｐに対してほぼ垂直に透過したＸ線に基づく検出データだけをスキャノデータとして用いてスキャノ像を作成するため、歪みの少ない正確度の高いスキャノ像を短時間で作成することができる。また、設定された複数のスライス幅分のスキャノ像を生成するために必要なＸ線検出素子列を選択して、スキャノ撮影を行って、その選択されたＸ線検出素子列分のデータを用いてスキャノ像を生成するようにしたので、従来のスキャノ像にくらべて解像度が良い。
【００４５】
次に、本発明の第６実施形態について図１２を参照して説明する。
図１２は、本発明の第６実施形態におけるスキャノ撮影を説明するための図である。
上記の第５実施形態では、データが不足している部分については補間等の処理によりデータを埋めたが、本実施形態では、データの不足が生じないように天板５の移動を制御してスキャノ撮影を行う。
【００４６】
まず、オペレータが入力器６によりスキャノ撮影モードを指定すると、第５実施形態と同様に、予め設定されたスライス幅に応じて、ＣＰＵ２１がスキャノ撮影時にスキャノデータを収集するＸ線検出器１２のスライス厚方向のＸ線検出素子数を選択する（例えば、図１２に示すように、Ｘ線検出器の中心を挟んだ４列（斜線部分））。その選択された列数に応じてＣＰＵは絞り量を決定し、決定された絞り量に基づいて絞りを動作させて、架台１の照射口から照射されるＸ線ビームのスライス厚方向のビーム幅を絞る。絞り量は、例えば、予め設定されたスライス幅に、回転中心軸ＲＣ上のＸ線ビーム幅がほぼ一致するようにすればよい。
【００４７】
絞りの制御が完了した後、スキャノ撮影が開始される。スキャノ撮影手順は、第４実施形態と一緒である。すなわち、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２の回転中心軸ＲＣにおいて、被検体Ｐを透過したＸ線がＸ線検出器１２においてスライス厚方向（体軸方向）の中心を挟んだ４列（斜線部分）で検出される分のＸ線ビーム幅Ｌで、スキャノ撮影毎に互いに接するように、ＲＣ上のＸ線ビーム幅Ｌ分だけ天板５をスライドさせてスキャノ撮影を行う。こうして、所望範囲の投影データを収集し、収集された投影データを再構成してスキャノ像を生成する。
【００４８】
なお、本実施形態においても、天板５の位置情報とＸ線管１１からのＸ線照射のトリガ信号との関係は図６と同様にして、Ｘ線検出器１２の幅Ｌ（４スライス）分だけ天板５を移動する毎に間欠的にＸ線を照射して所望範囲のスキャノ撮影を行うことでもよいし、天板５を連続的にスライドさせながら、天板５がＸ線検出器１２の幅Ｌ分移動する毎にトリガ信号を発生させてＸ線を照射するようにしてもよい。その他にも、天板または架台を連続して動かしながらＸ線を連続的に照射してスキャノ撮影を行うようにしてもよい。初めから、Ｘ線の照射範囲を必要最小限に絞り込んでいるので、Ｘ線を有効に利用しながら（つまり、被検体へのＸ線の余分な被曝を抑制しながら）、短時間にスキャノ撮影を行うことができる。
【００４９】
また、照射されるＸ線のパルス幅に応じて、天板５の移動速度を最適な速度に設定することが望ましい。つまり、上記（１）の関係式を満足するようなＶを天板５の最適な移動速度として設定すれば、スキャノ像の重なりが少なく少なくなる。したがって、無駄なＸ線照射を抑制することができる。
さらに、Ｘ線ビームが被検体Ｐに対してほぼ垂直に透過したＸ線に基づく検出データだけをデータとして用いてスキャノ像を作成すると共に、所望範囲の投影データを過不足無く収集できるので、スキャノ像再構成の際に補間等の補正が必要ない。したがって、歪みの少ない正確度の極めて高いスキャノ像を比較的短時間で作成することができる。
また、本実施形態では、設定された複数のスライス幅分のスキャノ像を生成するために必要なＸ線検出素子列を選択して、スキャノ撮影を行って、その選択されたＸ線検出素子列分のデータを用いてスキャノ像を生成するようにしたので、従来に比べて解像度の良いスキャノ像を作成することができる。
【００５０】
以上の各実施形態では、設定された複数のスライス幅分のスキャノ像を生成するために必要なＸ線検出素子列を選択して、スキャノ撮影を行って、その選択されたＸ線検出素子列分のデータを用いてスキャノ像を生成するようにしたので、スキャノ像の撮影スピードや解像度は、従来に比べて格段に優れているが、Ｓ／Ｎは従来に比べて良いとは言えない。Ｓ／Ｎを向上させるには、照射するＸ線の線量を多くすればよいが、Ｘ線の線量を多くするのは、被検体の被曝量を多くすることになり、好ましくない。そこで、Ｘ線の線量を多くする代わりに、例えば、次のようにすればＳ／Ｎを向上できる。
【００５１】
すなわち、天板あるいは架台（Ｘ線管およびＸ線検出器）を、スライス厚方向のＸ線検出素子１列分あるいは複数列分移動する毎にＸ線管からＸ線を照射し、異なる時間に収集された同じスライス厚方向の位置のデータ（つまり、スライス厚方向の同一位置で重なり合うデータ）について加算平均の処理を行って、そのデータをその位置のスキャノデータとして用いる。
【００５２】
このようにして得たスキャノデータに基づいてスキャノ像を生成することにより、スキャノ像のＳ／Ｎを向上させることができる。架台を移動する手段としては、例えば、架台の下部にキャスター等を設けることで実現できる。そして、検知手段によりキャスターによる移動量を検知して、架台が所定の移動量動いたことを検知手段が検知すると、その検知手段から高電圧発生装置１６に信号を送り、その信号を受信して、Ｘ線管からのＸ線の照射を実行するようにすればよい。
なお、図５、図７、図９、図１０、図１１および図１２では、便宜的に、停止している被検体Ｐに対してＸ線管１１及びＸ線検出器１２を移動させた様子を示しているが、これは相対的なものであり、もちろん停止しているＸ線管１１及びＸ線検出器１２に対して天板５を移動させても同じである。
【００５３】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、図３には、スライス厚方向に１ｍｍピッチで４０列のＸ線検出素子の配列されている均等ピッチのＸ線検出器１２を示したが、スライス厚方向のピッチは必ずしも均等なピッチである必要はない。例えば、中央部分が０．５ｍｍピッチで１６列、その両側に１ｍｍピッチで１２列ずつ、合計４０列のＸ線検出素子を配列して構成した不均等ピッチのＸ線検出器も開発されており、本発明では、このようなＸ線検出器を用いることもできる。勿論、Ｘ線検出素子列も４０列に限られるものではなく、ピッチも０．５ｍｍや１ｍｍに限られるものではない。なおここで、Ｘ線検出素子のピッチの値は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２との回転中心でのＸ線に対する有感域の値であり、Ｘ線検出器１２での実寸法ではない。
【００５４】
また、図８において、マルチプレクサ４０によってＸ線検出器１２のＸ線検出素子を４列毎に切り替えて、ＤＡＳ１７へ信号を供給するものとして説明した。しかし、Ｘ線検出素子をチャンルネル毎に、スライス厚方向に２列分（それ以上でもよい）を束ねてその信号をＤＡＳ１７へ供給することを併用すれば、ＤＡＳ１７の数を半分にすることができる。なお、Ｘ線検出素子列からの信号を束ねてＤＡＳへ供給する技術は、例えば特開平１０−２４０３１号公報に詳述されている。
【００５５】
さらに、上記実施形態では、Ｘ線検出器の中心から４列分のＸ線検出素子をスキャノ像を生成するためのデータ収集用に用いる例を示したが、データを収集するＸ線検出素子を４列よりも広げて、例えば１６列として、外側付近のＸ線検出素子で検出されたデータについてはファンビーム再構成の処理を行い、スキャノ像を生成すれば、外側付近の位置でのスキャノ像の歪みを補正することができ、精度の良いスキャノ像が１回のスキャノ撮影でさらに広範囲に得ることができるので、撮影時間も短縮できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、広範囲のスキャノ像を短時間に得ることができ、被検体への負担が軽減されるとともに、患者スループットも向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す概観図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すＸ線検出器の概略構成を示す図である。
【図４】図２に示す制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるスキャノ撮影の状況を示す図である。
【図６】スキャノ撮影時の天板の移動とＸ線の照射タイミングとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるスキャノ撮影の状況を示す図である。
【図８】Ｘ線検出器とＤＡＳとを接続するマルチプレクサの構成を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態におけるスキャノ撮影の状況を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態におけるスキャノ撮影の状況を示す図である。
【図１１】本発明の第５実施形態におけるスキャノ撮影の状況を示す図である。
【図１２】本発明の第６実施形態におけるスキャノ撮影の状況を示す図である。
【符号の説明】
１架台
２寝台
３操作卓
４開口部
５天板
６入力器
７モニタ
１１Ｘ線管
１２Ｘ線検出器
１３回転部
１４回転駆動部
１５寝台制御部
１６高電圧発生装置
１７ＤＡＳ
２０制御部
２１ＣＰＵ
２２クロック回路
２３コントロールバス
２４データバス
２５前処理部
２６ディスクインターフェース
２７再構成部
２８スキャノ像生成部
２９表示メモリ
３０メモリ
３１磁気ディスク装置
１２−１〜１２−４０Ｘ線検出素子列
Ｐ被検体
ＲＣＸ線管とＸ線検出器の回転中心軸
Ｌ、Ｓ１〜Ｓｎスライス厚方向のＸ線ビーム幅[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray CT apparatus, and more particularly, to scanning an image of a scanogram for positioning of an imaging region and setting of imaging conditions, which is performed prior to imaging of a tomographic image.
[0002]
[Prior art]
In general, when imaging a subject with an X-ray CT apparatus, first, after obtaining a scanogram, which is an X-ray fluoroscopic image of a predetermined range of the subject, the slice position is determined based on this scanogram. Positioning and setting of imaging conditions are performed, and this position is scanned with X-rays to obtain a tomographic image.
In order to obtain a scanogram, for example, as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-82605, the X-ray tube and the X-ray detector are fixed without rotating, and the top plate on which the subject is placed is placed on the subject. X-rays are irradiated while moving in the body axis direction. A scanogram is created based on the projection data thus obtained.
[0003]
When performing a scan to obtain a tomographic image, a slice position is determined for this scanogram. Then, once the top plate on which the subject is placed is returned to the original position, the top plate is moved again, and the X-ray tube is placed at the determined slice position with respect to the subject. X-ray irradiation is performed while rotating the tube around the subject. A tomographic image of the subject at each slice position is obtained based on the projection data obtained thereby.
The X-ray CT apparatus at the time when the above device was applied (November 2, 1984) is a single slice CT apparatus. This single-slice CT apparatus has an X-ray tube that irradiates a fan-shaped X-ray beam (fan beam) and an X-ray detection device having M-channel (for example, 1000 channels) X-ray detectors arranged in a row. It has a line detector. This apparatus rotates an X-ray tube and an X-ray detector around a subject, and collects M data (for example, 1000 data) by one rotation (one scan).
[0004]
Thereafter, an X-ray using a helical scan method that collects tomographic data of the subject by moving the top plate in the body axis direction (slice thickness direction) of the subject while continuously rotating the X-ray tube and the X-ray detector. CT apparatuses have been proposed, and in recent years, multi-slice CT apparatuses have been put into practical use. The multi-slice CT apparatus is a two-dimensional (M channel × N column) array of X-ray tubes that irradiate a conical X-ray beam (cone beam) and a plurality of M-channel X-ray detection elements arranged in the body axis direction. An X-ray detector is provided, and the X-ray tube, the source, and the X-ray detector are rotated around the subject, and M × N data is collected in one rotation. In scanning a scanogram with a multi-slice CT apparatus, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-76223, data output from an X-ray detection element of an X-ray detector is bundled in the column direction and based on the bundled data. Thus, a scanogram for one slice at the center position of the X-ray detector is generated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in scanning a scanogram with a single slice CT apparatus, since only one slice of data can be obtained by one scan, it takes time (for example, 10 seconds) to scan a scanogram with a wide range to be shot. Degree). Therefore, it takes time to make a scan plan, which not only imposes a burden on the subject (patient) but also reduces the patient loop. Further, since imaging is performed by moving the subject every scan for one slice, there is a possibility that adjacent slices may be overlapped for each scan, and the subject may be exposed to extra X-rays correspondingly. Furthermore, the time for irradiating X-rays has increased, leading to a reduction in the life of the X-ray tube.
On the other hand, since only the scan data for one slice is obtained in one scan in the scan image acquisition by the multi-slice CT apparatus, it takes time to acquire the scan image of the necessary range as in the single slice CT apparatus. As a result, it took a long time to irradiate X-rays.
In order to solve such a problem, an object of the present invention is to make it possible to capture a wide range of scanograms in a short time by effectively using X-rays emitted from an X-ray tube.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention includes an X-ray tube capable of irradiating X-rays and a plurality of X-ray detection elements that detect X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject. X-ray detectors arranged in the channel direction and the body axis direction of the subject, a bed provided with a top plate for placing the subject, the X-ray tube and the X-ray detector or the top plate And a moving means for moving the X-ray tube and the X-ray detector or the top plate by the moving means after acquiring the data of a plurality of detector rows by performing the first X-ray irradiation. X-ray irradiation control means for controlling the irradiation of X-rays from the X-ray tube so as to acquire the data of a plurality of detector rows by performing second X-ray irradiation by moving the X-ray, and the first X-ray A plurality of detector rows obtained by irradiation and a plurality of detector rows obtained by the second X-ray irradiation Scan X-ray image generation means for generating a scan image using data of the output column, and support means for rotatably supporting the X-ray tube and the X-ray detector around the subject, the X-ray The irradiation control means is irradiated with the X-ray by the first X-ray irradiation and the X-ray irradiation by the second X-ray irradiation on the rotation center axis of the X-ray tube and the X-ray detector. Range Heavy It is characterized by controlling so as not to overlap.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In these drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is an overview diagram showing a schematic configuration of an X-ray CT apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the X-ray CT apparatus.
The X-ray CT apparatus includes a gantry 1, a bed 2 disposed on the front surface of the gantry 1, and an operation console 3 that operates the gantry 1 and the bed 2 and controls each unit constituting the X-ray CT apparatus. Composed. On the upper surface of the bed 2, there is provided a top plate 5 on which the subject can be placed and movable in the body axis direction (slice thickness direction), and the top plate 5 on which the subject is placed on the opening 4 of the gantry 1. Slide. The height adjustment of the bed 2 and the movement of the top board (movement position and movement speed) can be controlled by operating the console 3. On the console 3, an input device 6 and a monitor 7 including a keyboard, a pointing device such as a mouse, a trackball, and a joystick are arranged. A control unit 20 described later is provided in the console.
[0008]
In the above X-ray CT apparatus, as shown in FIG. 2, the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 are opposed to each other with the subject P placed on the top 5 interposed in the gantry 1. Thus, it is supported by the rotating unit 13 so that it can rotate continuously around the subject P. This rotation unit 13 drive is controlled by the rotation drive unit 14, and the rotation drive unit 14 controls the drive of the rotation unit 13 based on a drive control signal from the control unit 20. The X-ray tube 11 is connected to a high voltage generator 16 via a slip ring. The high voltage generator 16 generates a tube current and a tube voltage at a predetermined timing based on an X-ray control signal from the control unit 20. To the X-ray tube 11. Thus, a conical X-ray beam (cone beam) is generated from the focal point of the X-ray tube 11.
[0009]
Further, a diaphragm (collimator) is provided in the vicinity of the X-ray irradiation opening in the gantry 1, and the X-ray beam from the X-ray tube 11 is shaped into a predetermined size to obtain a subject as a pyramid-shaped X-ray beam. P is irradiated. The degree of the aperture can be controlled by the control unit 20. X-rays that have passed through the subject P are detected by the X-ray detector 12. The X-ray detector 12 is connected to a data acquisition system (hereinafter referred to as DAS) 17 through a slip ring. The DAS 17 includes an integrator that temporally integrates the output from each X-ray detection element, an A / D converter that converts the output of the integrator into a digital signal, and the like, and is supplied at a timing related to the generation of X-rays. Data is collected from each X-ray detection element based on the data collection control signal from the control unit 20 to be performed.
[0010]
Further, a bed control unit 15 is connected to the bed 2. The couch controller 15 can control the height of the couch 2 and the movement of the couchtop 5 based on the couch control signal from the controller 20, for example, intermittently moving the couchtop 5 to a desired slice position by a predetermined amount. Or can be moved continuously over a predetermined scan range. Further, the bed control unit 15 is provided with a slide sensor for detecting the movement amount (slide amount) or the movement position (slide position) of the top 5, and the bed control unit 15 receives the slide value from the control unit 20. Based on (target value) and the current slide position detected by the slide sensor, it has a function of controlling the movement of the top 5.
[0011]
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the X-ray detector 12. The X-ray detector 12 includes an X-ray detection element array in which a plurality of segments (40 seg in this embodiment) per channel (ch) are arranged along the slice thickness direction (body axis direction) in the channel direction (ch direction). Are configured as a two-dimensional detector arranged in an array for a plurality of channels (1000 channels in this embodiment). That is, the X-ray detector 12 of this embodiment shown in FIG. 3 is a two-dimensional detector in which X-ray detection elements are arranged in a matrix of 1000 ch × 40 columns. The pitch of the X-ray detection elements in the slice thickness direction is, for example, 1 mm, and is arranged at an equal pitch from the center element to the end elements (that is, the X-ray detection element arrays 12-1 to 12-40). The pitch is 1 mm).
[0012]
Next, the control unit 20 provided in the console 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 20.
The control unit 20 performs a central function of controlling each unit of the X-ray CT apparatus, and includes a CPU 21 as a host controller. The CPU 21 has a built-in clock circuit 22, manages the operation and time of each unit using the clock from the clock circuit 22, and supplies this clock to each unit in the control unit as a common clock.
A control bus 23 and a data bus 24 are connected to the CPU 21, and a pre-processing unit 25, a disk interface 26, a reconstruction unit 27, a scanogram generation unit 28 and a display memory 29 are connected to the control bus 23. Yes. The data bus 24 is connected to a preprocessing unit 25, a disk interface 26, a reconstruction unit 27, a scanogram generation unit 28, a display memory 29, and a memory 30 such as a readable / writable DRAM. The disk interface 26 is connected to a magnetic disk device 31 as a mass storage device.
[0013]
In addition, a slice width (X-ray detection element array) for scanogram imaging is set in advance, and when the scanography mode is set, an X-ray detection element array for detecting data of the set slice width. Is selected, and a DAS for collecting data is determined in accordance with the selection, and only data from the selected X-ray detection element array is collected. A plurality of slice widths for scanography (for example, 4 columns) may be set in advance, or a plurality of slice widths (for example, 4, 8, 16 columns) may be set. It may be selected when an operator gives an instruction for scano imaging.
As an external configuration of the control unit 20, the input device 6, the rotation drive unit 14, the bed control unit 15, the high voltage generator 16, and the DAS 17 are connected to the control bus 23. Further, the DAS 17 is connected to the preprocessing unit 25, and the monitor 7 is connected to the display memory 29.
[0014]
The operation of the X-ray CT apparatus configured as described above will be further described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a diagram showing a situation of scanography in the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the movement of the top plate and the X-ray irradiation timing during scanography.
First, the operator designates a scano imaging mode using the input device 6. Then, the CPU 21 having received the designation sends a control signal to the rotation drive unit 14 according to a preset condition, and the rotation drive unit 14 causes the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 to be connected based on the control signal. For example, as shown in FIG. 2, it arrange | positions in the position horizontal with respect to the top plate 5. FIG. For the high voltage generator 16, a tube voltage and a tube current value suitable for scanography are set. Further, when the operator gives an instruction to move the top 5 using the input device 6, the CPU 21 sends a control signal to the bed control unit 15 according to the instruction, and the bed control unit 15 receives the control signal based on the control signal. The top plate 5 on which the sample P is placed is slid to the scan imaging start position. Further, an X-ray detection element array corresponding to a preset slice width is selected, and only the DAS corresponding to the selected X-ray detection element array collects data via the control unit 20 so that data is collected. Control the drive.
[0015]
After the preparation for scano shooting is completed, when the start of scano shooting is instructed from the input device 6, the CPU 21 sends a control signal to each part in response to the instruction, and scano shooting is executed. First, X-rays for scanning imaging are irradiated to the subject P from the X-ray tube 11, X-rays transmitted through the subject P are detected by the X-ray detector 12, and according to the transmitted X-ray doses It is converted into an electrical signal and output. This output is collected by the DAS 17 as X-ray transmission data. The data collected by the DAS 17 is preprocessed (water correction or the like) by the preprocessing unit 25, and then temporarily stored in the memory 30 via the data data bus 24 together with the position information of the scano imaging with respect to the subject P as projection data. Further, it is read out as scan data from the memory 30 and sent to the scan image generator 12 to generate scan image data.
[0016]
Here, since the X-ray detector 12 has 40 X-ray detection element arrays arranged in the body axis direction, data for 40 slices can be detected by the X-ray detector 12, but in this embodiment, The scan image data for 40 slices is generated using the data for 40 slices. That is, data detected at a position 12-1 in FIG. 3 is used as scan data for generating a scanogram at that position. Similarly, the scanogram data is created using the data detected at the positions 12-2 to 12-40 as the scan data for generating scanograms at the positions 12-2 to 12-40, respectively.
[0017]
Thus, as shown in FIG. 5, after the first scan imaging is performed to obtain the data of the range of S1 (40 slices) on the rotation center axis RC of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12, the next The scanography is performed by moving the top 5 by the column width K of the X-ray detector 12 (that is, the width of the X-ray detector elements for 40 columns arranged in the slice thickness direction). Then, data in the next S2 range (40 slices) is obtained. Similarly, data up to the range Sn is obtained. The beam width (each Si) in the body axis direction when X-rays pass through the rotation center axis RC of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 corresponds to the slice thickness in the scanogram. That is, the scan data corresponding to the slice thickness Si can be obtained by one scan photographing.
[0018]
In this case, since the subject P is sequentially moved by the column width of the X-ray detector 12 every X-ray irradiation, the obtained data (between Sn-1 and Sn) is shown in FIG. As described above, there is a portion that is not covered by the X-ray beam, and there is no data in this portion. Therefore, when creating a scanogram, the data is supplemented by a method such as interpolation of preceding and subsequent data. . Thus, a desired range of scano image is created.
The generated scanogram data is temporarily stored in the display memory 29 and then displayed on the monitor 7 as a scanogram. This scanogram data is separately read from the display memory 29 and stored in the magnetic disk device 31 via the disk interface 26, and the scan image can be displayed on the monitor 7 by reading the data as necessary. Yes.
[0019]
Here, the relationship between the position information of the top plate 5 and the trigger signal for X-ray irradiation from the X-ray tube 11 is as shown in FIG. In (a), the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amount of movement of the top 5 (that is, the X-ray irradiation position on the subject P). Further, (b) shows the generation timing of a trigger signal when X-rays are irradiated. As is apparent from this figure, first, the bed driving unit 15 moves the top 5 so that the subject P is positioned at a predetermined start position T1 for scano imaging.
Then, the CPU 21 applies the first trigger signal t1 to the high voltage generator 16 to irradiate X-rays from the X-ray tube 11, and performs first scan imaging. The pulse width Δt of the trigger signal is about 0.1 second, for example. When the X-ray irradiation is stopped, the bed driving unit 15 slides the top 5 in the slice thickness direction. When the amount of movement reaches the column width of the X-ray detector 12, the CPU 21 applies the trigger signal t2 to the high voltage generator 16 at the position T2 to perform the second scan imaging. Thereafter, in the same manner, X-rays are intermittently irradiated and scan imaging in a desired range is performed.
[0020]
In this way, by controlling the X-ray irradiation timing based on the amount of movement of the top plate, it is possible to irradiate X-rays at optimum timing without waste. Therefore, it is possible to realize scan imaging that effectively uses X-rays and suppresses excessive exposure to the subject.
In this case, it is not always necessary to irradiate the X-ray with the top plate 5 stopped. Every time the top plate 5 moves by the column width of the X-ray detector 12 while continuously sliding the top plate 5. Alternatively, a trigger signal may be generated to irradiate X-rays. Further, X-rays may be continuously irradiated during scano imaging.
[0021]
Based on the scano image obtained in this way, a scan plan is drawn up. Based on the scan plan, the operator inputs a scan condition from the input device 6 and gives a scan instruction. From the CPU 21, a control signal based on the scan condition is sent to each part of the X-ray CT apparatus. The bed control unit 15 moves the top 5 on which the subject P is placed in accordance with the scan start position based on the scan plan. Thereafter, the rotation drive unit 14 drives the rotation unit 13 at a predetermined speed (for example, 0.5 second / one rotation or 1 second / one rotation) to move the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 of the subject P. While rotating continuously, the high voltage generator irradiates the X-ray from the X-ray tube 11 and collects multi-directional X-ray transmission data. Since the X-ray detector 12 is a two-dimensional detector, data for a plurality of slices can be collected in one rotation, but the slice position is changed by moving the table 5 or / and the gantry 1 during continuous rotation. You can also shoot.
[0022]
The collected data is subjected to pre-processing such as calibration by the pre-processing unit 25, and together with position information indicating the position of the view of the subject P, as projection data (raw data) to the memory 30 via the data bus 24. Once stored, it is further sent to the reconstruction unit 27 to reconstruct tomographic image data. Here, the view means a set of projection data at a certain angle with respect to the subject P. The reconstructed tomographic image data is temporarily stored in the display memory 29 and then displayed on the monitor 7 as a tomographic image. This tomographic image data is separately read out from the display memory 29 and stored in the magnetic disk device 31 via the disk interface 26, and the tomographic image can be displayed on the monitor 7 by reading out the data as necessary. Yes.
[0023]
According to the present embodiment, since scan data for a plurality of slices can be collected by one scano imaging, a scano image of a desired range can be obtained with a smaller number of imagings than in the past. Therefore, since scano imaging can be completed in a short time, the burden on imaging on the subject can be reduced. Further, an X-ray detection element array necessary for generating a scanogram for a plurality of set slice widths is selected, scanography is performed, and data for the selected X-ray detection element array is used. Therefore, the resolution is better than that of the conventional scanogram.
[0024]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a view for explaining scano imaging in the second embodiment of the present invention. The configuration of the X-ray CT apparatus according to this embodiment is the same as that of the first embodiment. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that although the slide pitch of the top plate to be moved for each scano shooting is slightly reduced, no interpolation method or the like is required to make up for the lack of data when creating a scanano image. That's what it means.
That is, as shown in FIG. 7, the X-ray beam is directed in the slice thickness direction (body axis direction) so that the data does not lack or overlap in the rotation center axis RC of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12. In order to make contact, scan imaging is performed by sliding the top 5 by the X-ray beam width L on the RC every scan imaging.
[0025]
Also in this embodiment, the relationship between the position information of the top plate 5 and the trigger signal for X-ray irradiation from the X-ray tube 11 is as shown in FIG. That is, first, after performing the first scano imaging at a predetermined start position T1, the top 5 is slid in the slice thickness direction. Then, when the amount of movement reaches the X-ray beam width L on the RC, a trigger signal is given to the high voltage generator 16 to perform the second scan imaging. Thereafter, in the same manner, X-rays are intermittently irradiated to perform scanning imaging in a desired range.
At this time, it is desirable to set the moving speed of the top 5 to an optimum speed in accordance with the pulse width of the irradiated X-ray (that is, the pulse width Δt of the trigger signal). This is because the subject P (that is, the top 5) moves 10% or more of the width of one row of X-ray detection element rows in the slice thickness direction in the X-ray detector 12 during X-ray irradiation, for example. The overlap of the scanograms increases, and the X-rays to be irradiated are wasted accordingly.
[0026]
Therefore, when the slice width on the RC is Δr and the pulse width of the irradiated X-ray is Δt,
V ≦ (0.1 × Δr) / Δt (1)
If V that satisfies the above is set as the optimum moving speed of the top plate 5, the overlap of the scanograms is reduced. In addition, since correction such as interpolation is not required at the time of reconstruction of the scanogram, a more accurate scanogram without waste can be obtained in a relatively short time. In addition, an XZ change detection element array necessary for generating a scanogram for a plurality of set slice widths is selected, scanography is performed, and data for the selected X-ray detection element array is used. Therefore, the resolution is better than that of the conventional scanogram.
[0027]
In the first and second embodiments, based on output data of all X-ray detection element arrays in the body axis direction in the X-ray detector 12 (that is, all X-ray detection elements in the X-ray detector 12). A scanogram was generated. The DAS 17 that collects the output data is preferably composed of the same number of active elements such as integrators and A / D converters corresponding to the X-ray detection elements in both the channel direction and the slice direction. However, there are limits to the number of DASs 17 that can be installed due to restrictions on the mounting space on the gantry 1 and cost performance issues. If the same number of active elements as the number of X-ray detection elements are arranged in the channel direction, slices Only about 10 rows of active elements can be arranged in the thickness direction. That is, it is finally possible to install ten DAS 17 for the X-ray detector 12.
Therefore, by connecting the X-ray detector 12 and the DAS 17 via a multiplexer configured with switching elements, all X-ray detection elements configured in a two-dimensional array are formed even with a small number of DASs 17. Output data from can be collected.
[0028]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a multiplexer that connects the X-ray detector and the DAS.
For example, as shown in FIG. 8, in the case where the X-ray detector 12 is a two-dimensional array detector configured by 40 X-ray detection element rows in the slice thickness direction, 10 DASs 17 are installed. If it is assumed, ten multiplexers 40 are prepared. The first multiplexer 40-1 is assigned to the first row of the X-ray detector 12, assuming that one multiplexer 40 is assigned to each of the four rows of X-ray detection elements in the slice thickness direction of the X-ray detector 12. It is located between the X-ray detection elements from (12-1) to the fourth row (12-4) and the first DAS 17-1. Further, the second multiplexer 40-2 is connected between the X-ray detection elements of the X-ray detector 12 in the fifth column (12-5) to the eighth column (12-8) and the second DAS 17-2. To be located. In the same manner, the tenth multiplexer 40-10 is connected to the X-ray detection elements from the 37th row (12-37) to the 40th row (12-40) of the X-ray detector 12 and the 10th DAS 17-10. Position between.
[0029]
Then, by operating each multiplexer 40-1 to 40-10 in synchronization, the signals from the four rows of X-ray detection elements of the X-ray detector 12 assigned to each of the multiplexers 40-1 are sequentially switched and read out. To DAS 17-1 to 17-10. That is, first, the first column (12-1), the fifth column (12-5), the ninth column (12-9), the thirteenth column (12-13), and the seventeenth column (12) of the X-ray detector 12. -17), 21st row (12-21), 25th row (12-25), 29th row (12-29), 33rd row (12-33) and 37th row (12-37) X The signal of the line detection element is supplied to each DAS 17-1 to 17-10. Next, the signals of the X-ray detector 12 in the second row (12-2), the sixth row (12-6),... To the X-ray detector 12 in the third row (12-3), seventh row (12-7)... 39th row (12-39) of the X-ray detector 12. The signal is supplied to each DAS 17-1 to 17-10, and finally the fourth column (12-4), the eighth column (12-8),..., The 40th column (12-) of the X-ray detector 12. 40) the signal of the X-ray detection element is supplied to each DAS 17-1 to 17-10. Note that the X-ray detection element of the X-ray detector 12 accumulates charges and the like until a signal is read out.
[0030]
When projection data for 40 slices is obtained by the first X-ray irradiation, the subject P is moved to a position for obtaining projection data for the next 40 slices, and a scanogram of this portion is generated during this time. And displayed on the monitor 7. Further, a scanogram for 40 slices is generated sequentially by the second and subsequent X-ray irradiations, and a scanogram having a wider range is displayed on the monitor 7 each time a scanogram is generated. In recent helical CT apparatuses, it is possible to display a tomographic image in real time following the helical scan operation. This is because of the projection data required to reconstruct one tomographic image. This is because the processing capability has been increased so that one tomographic image can be reconstructed in a time shorter than the acquisition time. Therefore, it is easy to display a scanogram in real time by applying this technique.
[0031]
In this way, by connecting the X-ray detector 12 and the DAS 17 via the multiplexer composed of switching elements or the like, all the X-rays configured in a two-dimensional array can be obtained even with a small number of DASs 17. Since output data from the detection element can be collected, the number of data collection devices can be reduced, the mounting space can be reduced, and cost performance can be improved.
[0032]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the X-ray CT apparatus is the same as that in the above embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining scano imaging in the third embodiment of the present invention.
In the first and second embodiments described above, scan images are created by collecting output data from all X-ray detection elements configured in a two-dimensional array. However, the closer the end of the X-ray beam irradiated from the X-ray tube 11 is in the slice thickness direction (body axis direction), the greater the angle at which the X-rays are transmitted to the subject P (that is, Since the X-rays detected at the end of the slice thickness direction of the X-ray detector are transmitted at a large angle with respect to the subject P), the transmitted X-rays are detected by the X-ray detector 12 and the detection is performed. When the scano image is created using the output data based on it, the portion is distorted, and there is a deviation between the position in the scanano image and the actual position in the subject P.
[0033]
Therefore, in the present embodiment, only X-rays transmitted from the X-ray tube 11 substantially perpendicularly to the subject P (that is, only X-rays transmitted substantially perpendicular to the RC line). And a scanogram is created from the data. That is, using the data detected by the X-ray detection elements of a plurality of columns (for example, four columns) near the center among the X-ray detection element rows in the slice thickness direction (body axis direction) of the X-ray detector 12. Make a scanogram.
In FIG. 9, four rows of X-ray detection elements sandwiching the center of the slice thickness direction (body axis direction) of the X-ray detector 12 are indicated by hatching. The scano imaging procedure in this case is the same as that in the first embodiment. First, after performing first scan imaging at a position of the subject P to obtain scan data in a range of S1 (for four slices) on the rotation center axis RC of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12, The next scanography is performed by moving the top 5 by the column width K of the X-ray detector 12. Then, scan data in the next range S2 is obtained. Similarly, scan data up to the range Sn is obtained.
[0034]
In this case as well, as in the first embodiment, the subject P is sequentially moved by the column width of the X-ray detector 12, so that the obtained data (between Sn-1 and Sn) is X There is a portion that is not covered by the line beam, and there is no data in this portion. Therefore, when creating a scanogram, the data is supplemented by a method such as interpolation using the preceding and succeeding data. Thus, a desired range of scano image is created. The flow of generating a scanogram based on the data thus obtained is the same as in the first embodiment.
The relationship between the position information of the top 5 and the trigger signal for X-ray irradiation from the X-ray tube 11 is as shown in FIG. 6 every time the top 5 is moved by the column width K of the X-ray detector 12. The X-ray may be intermittently irradiated to perform scanning imaging in a desired range, or the top plate 5 is continuously slid while the top plate 5 is moved by the column width of the X-ray detector 12. A signal may be generated to irradiate X-rays.
[0035]
In the case of this example, only a part of the X-ray detection element array in the slice thickness direction is used for collecting scan data, so that one X-ray irradiation is performed as compared with the first and second embodiments. Since the range of scanograms that can be created with is narrow, the scano shooting time is increased accordingly. However, since a scan image is created using only detection data based on X-rays transmitted through the X-ray beam substantially perpendicularly to the subject P, a scan image with high accuracy and less distortion can be created in a short time. The X-ray detection element array necessary for generating the scan images corresponding to a plurality of set slice widths is selected, and scanography is performed, and data for the selected X-ray detection element array is obtained. Since the scanogram is generated using the above, the resolution is better than that of the conventional scanogram.
[0036]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining scan imaging in the fourth embodiment of the present invention. The configuration of the X-ray CT apparatus according to the present embodiment is the same as that of the third embodiment. The difference between the present embodiment and the third embodiment is that the slide pitch of the top plate that is moved for each scan radiography in this embodiment as compared to the third embodiment is the same as the difference between the first embodiment and the second embodiment. However, there is no need for a method such as interpolation in order to make up for the lack of data when creating a scanogram.
[0037]
For example, as shown in FIG. 10, the X-ray transmitted through the subject P in the X-ray detector 12 in the rotation center axis RC of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 is in the slice thickness direction (body axis direction). The top plate 5 is slid by the X-ray beam width L on the rotation stop axis RC so that the X-ray beam width L is detected in four rows (shaded portions) across the center so as to be in contact with each other at each scanography. Let the scano shoot.
Also in this embodiment, the relationship between the position information of the top plate 5 and the trigger signal for X-ray irradiation from the X-ray tube 11 is the same as in FIG. The X-rays may be irradiated to perform scanning imaging in a desired range, or the X-rays are generated by generating a trigger signal each time the top plate 5 moves by a width L while the top plate 5 is continuously slid. You may make it do.
[0038]
At this time, it is desirable to set the moving speed of the top 5 to an optimum speed according to the beam width of the irradiated X-rays. That is, if V that satisfies the relational expression (1) is set as the optimum moving speed of the top plate 5, the overlap of the scanograms is reduced. Therefore, useless X-ray irradiation can be suppressed. In addition, a scanogram can be generated using only detection data based on X-rays transmitted through the X-ray beam substantially perpendicularly to the subject P, and scan data in a desired range can be collected without excess or deficiency. No correction such as interpolation is required at the time of reconstruction. Therefore, it is possible to create a scanogram with very little accuracy and low distortion in a relatively short time.
Further, in the present embodiment, since the scanogram is generated using the data for the X-ray detection element array necessary for generating the scanogram for a plurality of set slice widths, the conventional scanogram The resolution is better than
[0039]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a view for explaining scano imaging in the fifth embodiment of the present invention.
In each of the above embodiments, no particular consideration was given to the control of the X-ray beam width in the body axis direction. In particular, in the third and fourth embodiments, at the time of scanography, data detected by four rows of X-ray detection elements outside the center of the X-ray detector 12 in the body axis direction is used for scanogram generation. Are not used, and the corresponding X-rays are not necessary for scanography.
[0040]
Therefore, in the present embodiment, at the time of scanography, a diaphragm (collimator) in the gantry 1 according to the number of X-ray detection elements in the body axis direction of the X-ray detector 12 that collects data for scanogram generation. Is controlled so that the beam width in the body axis direction of the X-ray beam is narrowed so that X-rays transmitted through the subject P are hardly detected except for the X-ray detection element for collecting the scano data.
For example, when an operator designates a scan imaging mode with the input device 6, the X-ray detector 12 in the slice thickness direction of the X-ray detector 12 in which the CPU 21 collects scan data at the time of scan imaging according to a preset slice width. The number is selected (for example, as shown in FIG. 11, four rows (shaded portion) sandwiching the center of the X-ray detector). The CPU determines the aperture amount according to the selected number of columns, operates the aperture based on the determined aperture amount, and the beam width in the slice thickness direction of the X-ray beam irradiated from the irradiation port of the gantry 1 Squeeze. The aperture amount may be set such that, for example, the X-ray beam width on the rotation center axis RC substantially matches the preset slice width.
[0041]
Alternatively, the number of X-ray detection elements in the slice thickness direction (body axis direction) of the X-ray detector 12 that collects scan data at the time of scanography is preliminarily set to four rows (shaded portions) sandwiching the center of the X-ray detector. If the operator designates the scanography mode, the CPU determines the slice width according to the number of elements. For example, the X-ray beam width on the rotation center axis RC substantially matches the slice width. Thus, the aperture may be operated so that the beam width in the slice thickness direction of the X-ray beam irradiated from the irradiation port of the gantry 1 may be reduced.
[0042]
After the aperture control is completed, scano imaging is started. The scano imaging procedure is the same as in the third embodiment. That is, first, the first scano imaging was performed at a position of the subject P to obtain scan data in the range of S1 (for 4 slices) on the rotation center axis RC of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12. Thereafter, the next scanography is performed by moving the top 5 by the column width K of the X-ray detector 12. Then, scan data in the next range S2 is obtained. Similarly, scan data up to the range Sn is obtained.
In this case, since the X-ray beam does not reach between the obtained scano data S1 to Sn and there is no scano data, processing such as interpolation is performed using the scano data obtained before and after that. To fill the data. In this way, a scan image of a desired range is generated by reconstructing the obtained scan data.
[0043]
In this embodiment as well, the relationship between the position information of the top 5 and the trigger signal for X-ray irradiation from the X-ray tube 11 is the same as in FIG. The X-ray may be intermittently irradiated every time the X-ray 5 is moved to perform scanning imaging in a desired range, or the top plate 5 is continuously slid while the top plate 5 is aligned with the X-ray detector 12 column width. You may make it generate a trigger signal and to irradiate X-rays for every movement. In addition, X-rays may be continuously emitted while continuously moving the top board or the gantry to perform scanography. Since the X-ray irradiation range has been narrowed to the minimum necessary from the beginning, while taking advantage of X-rays (that is, suppressing excessive exposure of X-rays to the subject), scanography can be performed in a short time. It can be performed.
[0044]
Conventionally, the diaphragm width direction control of the X-ray beam in the slice thickness direction has not been considered, but according to the present embodiment, the scan width data of the X-ray beam in the slice thickness direction is collected. By controlling according to the number of X-ray detection elements in the slice thickness direction of the X-ray detector 12, X-rays can be used effectively, and a scanogram can be obtained without giving an extra exposure to the subject. Furthermore, since a scanogram is created by using only detection data based on X-rays transmitted through the X-ray beam almost perpendicularly to the subject P as scandata, a scanogram with high accuracy and low distortion can be obtained in a short time. Can be created. Further, an X-ray detection element array necessary for generating a scanogram for a plurality of set slice widths is selected, scanography is performed, and data for the selected X-ray detection element array is used. Therefore, the resolution is better than that of the conventional scanogram.
[0045]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a diagram for explaining scano imaging according to the sixth embodiment of the present invention.
In the above fifth embodiment, the data lacking portion is filled with data such as interpolation. However, in this embodiment, the movement of the top 5 is controlled so that the data shortage does not occur. Perform scano shooting.
[0046]
First, when the operator designates a scan imaging mode with the input device 6, as in the fifth embodiment, the CPU 21 collects scan data at the time of scan imaging according to a preset slice width. The number of X-ray detection elements in the slice thickness direction is selected (for example, as shown in FIG. 12, four rows (shaded portions) sandwiching the center of the X-ray detector). The CPU determines the aperture amount according to the selected number of columns, operates the aperture based on the determined aperture amount, and the beam width in the slice thickness direction of the X-ray beam irradiated from the irradiation port of the gantry 1 Squeeze. The aperture amount may be set such that, for example, the X-ray beam width on the rotation center axis RC substantially matches the preset slice width.
[0047]
After the aperture control is completed, scano imaging is started. The scano imaging procedure is the same as in the fourth embodiment. That is, in the rotation center axis RC of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12, four rows (X-rays transmitted through the subject P sandwich the center in the slice thickness direction (body axis direction) in the X-ray detector 12). Scanning imaging is performed by sliding the top plate 5 by the X-ray beam width L on the RC so that the X-ray beam width L is detected by the hatched portion) and is in contact with each other at every scanning imaging. Thus, projection data in a desired range is collected, and the collected projection data is reconstructed to generate a scanogram.
[0048]
Also in the present embodiment, the relationship between the position information of the top 5 and the trigger signal for X-ray irradiation from the X-ray tube 11 is the same as in FIG. 6, and the width L (4 slices) of the X-ray detector 12 is used. The X-ray may be intermittently irradiated with X-rays every time the top plate 5 is moved by a certain amount, and a desired range of scanography may be performed. A trigger signal may be generated every time it moves by 12 widths L, and X-rays may be irradiated. In addition, X-rays may be continuously emitted while continuously moving the top board or the gantry to perform scanography. Since the X-ray irradiation range has been narrowed to the minimum necessary from the beginning, while taking advantage of X-rays (that is, suppressing excessive exposure of X-rays to the subject), scanography can be performed in a short time. It can be performed.
[0049]
Moreover, it is desirable to set the moving speed of the top 5 to an optimum speed according to the pulse width of the irradiated X-rays. That is, if V that satisfies the relational expression (1) is set as the optimum moving speed of the top plate 5, the overlap of the scanograms is reduced. Therefore, useless X-ray irradiation can be suppressed.
Furthermore, a scanogram can be created using only detection data based on X-rays transmitted through the X-ray beam substantially perpendicularly to the subject P as data, and projection data in a desired range can be collected without excess or deficiency. No correction such as interpolation is required at the time of image reconstruction. Therefore, it is possible to create a scanogram with very little accuracy and low distortion in a relatively short time.
Further, in the present embodiment, an X-ray detection element array necessary for generating a scanogram corresponding to a plurality of set slice widths is selected, scanography is performed, and the selected X-ray detection element array is selected. Since the scano image is generated using the minute data, it is possible to create a scano image having a higher resolution than in the past.
[0050]
In each of the embodiments described above, an X-ray detection element array necessary for generating a scanogram for a plurality of set slice widths is selected, scanography is performed, and the selected X-ray detection element array is selected. Since the scanogram is generated using the minute data, the scan speed and resolution of the scanogram are much better than before, but the S / N is not as good as before. In order to improve the S / N, it is sufficient to increase the dose of X-rays to be irradiated. However, increasing the dose of X-rays is not preferable because it increases the exposure dose of the subject. Therefore, instead of increasing the X-ray dose, the S / N can be improved by, for example, the following.
[0051]
That is, X-rays are irradiated from the X-ray tube every time the top plate or the gantry (X-ray tube and X-ray detector) is moved by one row or a plurality of rows in the slice thickness direction. The collected data at the same position in the slice thickness direction (that is, data overlapping at the same position in the slice thickness direction) is subjected to an averaging process, and the data is used as scan data at that position.
[0052]
By generating a scanogram based on the scano data thus obtained, the S / N of the scanogram can be improved. The means for moving the gantry can be realized, for example, by providing a caster or the like at the lower part of the gantry. Then, the amount of movement by the caster is detected by the detecting means, and when the detecting means detects that the gantry has moved a predetermined amount of movement, a signal is sent from the detecting means to the high voltage generator 16 and the signal is received. The X-ray irradiation from the X-ray tube may be executed.
5, 7, 9, 10, 11, and 12, for convenience, the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 are moved with respect to the stopped subject P. However, this is relative, and of course, it is the same even if the top plate 5 is moved with respect to the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 that are stopped.
[0053]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms.
For example, FIG. 3 shows the X-ray detector 12 having a uniform pitch in which 40 rows of X-ray detection elements are arranged at a pitch of 1 mm in the slice thickness direction, but the pitch in the slice thickness direction is not necessarily a uniform pitch. There is no need. For example, a non-uniform pitch X-ray detector has been developed in which 40 rows of X-ray detector elements are arranged in the center, 16 rows at a 0.5 mm pitch and 12 rows at 1 mm pitch on both sides. In the present invention, such an X-ray detector can also be used. Of course, the number of X-ray detection element arrays is not limited to 40, and the pitch is not limited to 0.5 mm or 1 mm. Here, the pitch value of the X-ray detection element is a value of a sensitive area with respect to the X-ray at the rotation center of the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12, and is an actual dimension in the X-ray detector 12. is not.
[0054]
Further, in FIG. 8, it has been described that the multiplexer 40 switches the X-ray detection elements of the X-ray detector 12 every four columns and supplies a signal to the DAS 17. However, the number of DAS 17 can be halved by combining the X-ray detection elements for each channel and bundling two rows (or more) in the slice thickness direction and supplying the signals to DAS 17. . A technique for bundling signals from the X-ray detection element array and supplying them to the DAS is described in detail, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-24031.
[0055]
Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which four rows of X-ray detection elements from the center of the X-ray detector are used for data collection for generating a scanogram is shown. However, an X-ray detection element for collecting data is used. If the data detected by the X-ray detection elements near the outside is expanded from 4 rows to 16 rows, for example, fan beam reconstruction processing is performed, and a scanogram is generated, a scanogram at a location near the outside Therefore, it is possible to correct the image distortion and to obtain a highly accurate scano image in a wider range by one scano imaging, so that the imaging time can be shortened.
[0056]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a wide range of scanograms can be obtained in a short time, the burden on the subject can be reduced, and patient throughput can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overview diagram showing a schematic configuration of an X-ray CT apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram showing a schematic configuration of the X-ray CT apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the X-ray detector shown in FIG. 2;
4 is a block diagram showing a configuration of a control unit shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a situation of scano imaging in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the movement of the top plate and the X-ray irradiation timing during scanography.
FIG. 7 is a diagram showing a situation of scano imaging in the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a multiplexer that connects an X-ray detector and a DAS.
FIG. 9 is a diagram showing a situation of scano imaging in the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a situation of scano imaging in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a situation of scano imaging in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a situation of scano imaging in a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 frame
2 sleeper
3 console
4 openings
5 Top plate
6 Input device
7 Monitor
11 X-ray tube
12 X-ray detector
13 Rotating part
14 Rotation drive
15 Sleeper control unit
16 High voltage generator
17 DAS
20 Control unit
21 CPU
22 Clock circuit
23 Control bus
24 data bus
25 Pre-processing section
26 Disk interface
27 Reconstruction part
28 Scano image generator
29 Display memory
30 memory
31 Magnetic disk unit
12-1 to 12-40 X-ray detection element array
P subject
RC X-ray tube and X-ray detector rotation center axis
L, S1 to Sn X-ray beam width in slice thickness direction

Claims

An X-ray tube capable of emitting X-rays;
An X-ray detector in which a plurality of X-ray detection elements that detect X-rays irradiated from the X-ray tube and transmitted through the subject are arranged in a channel direction and a body axis direction of the subject, and the subject A couch with a top plate for placing
Moving means for moving the X-ray tube and the X-ray detector or the top plate in the body axis direction;
After obtaining the data of a plurality of detector rows by performing the first X-ray irradiation, the moving means moves the X-ray tube and the X-ray detector or the top plate to perform the second X-ray irradiation. X-ray irradiation control means for controlling irradiation of X-rays from the X-ray tube so as to acquire data of detector rows of
A scanogram generating means for generating a scanogram using data of a plurality of detector rows obtained by the first X-ray irradiation and data of a plurality of detector rows obtained by the second X-ray irradiation When,
Support means for rotatably supporting the X-ray tube and the X-ray detector around the subject;
The X-ray irradiation control means includes an X-ray irradiation range by the first X-ray irradiation on the rotation center axis of the X-ray tube and the X-ray detector, and an X-ray irradiation by the second X-ray irradiation. irradiated range, X-rays CT apparatus characterized by controlling so as to be in contact without duplicates.

2. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the moving means continuously or intermittently moves the X-ray tube and the X-ray detector or the top plate in the body axis direction.

X-ray diaphragm means for controlling the beam width in the body axis direction of X-rays emitted from the X-ray tube;
The X-ray diaphragm means controls the beam width so that the X-ray beam width on the rotation center axis of the X-ray tube and the X-ray detector substantially coincides with a preset slice width. The X-ray CT apparatus according to claim 1.